JPH0514720Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、比例積分調節手段へ入力される制
御目標値信号の応答性を損うことなく、かつこの
比例積分調節手段が安定な制御を行うことができ
るようにしている、比例積分調節手段の信号入力
回路に関する。

〔従来の技術〕

第３図は直流電動機を速度制御する場合を例に
して一般に用いられている制御方法を示した回路
図である。この第３図において、符号２Ａなるサ
イリスタ変換器と、符号２Ｂなるサイリスタ変換
器とを相互に逆並列接続することにより、交流を
直流に、あるいは直流を交流に変換できる順逆変
換装置が形成されるので、これに交流電流１と直
流電動機３を接続すれば、交流電源１からの交流
電力で、直流電動機３を所望の運転モードで運転
させることができる。

この直流電動機３の速度制御は次のようになさ
れる。すなわち、演算増幅器６と抵抗６Ｒおよび
コンデンサ６Ｃとで速度調節器を構成させ、速度
設定器５からの速度目標値信号と、直流電動機３
に結合されている速度発信機４からの速度実際値
信号との偏差を、上述の速度調節器へ入力させる
ことで、速度制御ループを形成させ、直流電動機
３の速度を速度設定器５の設定値どおりに制御し
ている。

この速度制御ループの内側には、マイナールー
プとして電流制御ループが設けられていて、前述
の速度制御に伴つて変化する電動機電流が異常に
なるのを制御している。すなわち、演算増幅器８
と抵抗８Ｒおよびコンデンサ８Ｃとで、比例積分
調節手段としての電流調節器を構成させ、前述の
速度調節器から出力される電流目標値信号と、変
流器７で検出される電流実際値信号との偏差を、
この電流調節器へ入力させることで電流制御ルー
プを形成している。

電流調節器からは、当該電流調節器への入力偏
差を零にする制御信号が次段の移相器９に対して
与えられ、この移相器９からの出力を前述のサイ
リスタ変換器２Ａ，２Ｂに与えてサイリスタの点
弧位相を制御することにより、直流電動機３は異
常電流が流れることなく、その速度を所望値に制
御できる。

第４図は第３図に図示の電動機制御回路のうち
の電流調節器部分の従来例を示した回路図であ
る。

この第４図において、演算増幅器８と抵抗８Ｒ
およびコンデンサ８Ｃとで構成された比例積分調
節手段としての電流調節器は、図示していない変
流器７からの電流実際値信号と、前段に設置され
て図示されていない速度調節器からの電流目標信
号とを入力し、この両入力の偏差を零にする制御
信号を次段の図示されていない移相器９へ出力す
るのであるが、電流実際値信号を伝送する実際値
回路には、抵抗１１と１２およびフイルタコンデ
ンサ１３で構成された１次遅れフイルタが、また
電流目標値信号を伝送する目標値回路にも、抵抗
２１と２２およびフイルタコンデンサ２３とで構
成された１次遅れフイルタがそれぞれ接続されて
いる。なお、放電抵抗２５と放電接点２６との直
列回路は、フイルタコンデンサ２３に蓄積された
電荷を放電するための放電回路である。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上述の１次遅れのフイルタは、電流調節器へ入
力される信号の急激な変化を適当に緩和するため
に設けているものである。たとえば目標値回路へ
は、前段の速度調節器からその立上がりがきわめ
て急峻な電流目標値信号が出力されてくるので、
これをそのまま電流調節器へ入力させると、直流
電動機３に流れる電流が急激に変化して過電流状
態となり、過電流トリツプ動作により運転できな
くなる不都合がある。

そこで１次遅れフイルタにより電流目標値信号
の立上がりの傾斜を緩やかにするのであるが、こ
の１次遅れのフイルタの時定数が小であると、信
号立上りの傾斜の緩和が不十分であるために、電
動機電流のオーバシユートを生じて過電流トリツ
プとなるおそれがある。しかしながらこの１次遅
れフイルタの時定数を大にしすぎると、速度制御
系の応答性が悪くなる不都合を生じる。

第５図は第４図に示す従来例回路の各部の動作
をあらわした動作波形図であつて、第５図イは電
流目標値信号の変化、すなわちＡ点の信号の変化
を、第５図ロはフイルタコンデンサ２３の端子電
圧の変化、すなわちＢ点の信号の変化を、第５図
ハは電動機電流の変化を、それぞれがあらわして
いる。

この第５図に示す動作波形図は、フイルタコン
デンサ２３が小容量で時定数が小なる場合であ
る。いまT₁なる時点に電流目標値信号が零にな
るのに対応して電動機電流も零となる。次いで
T₂なる時点に電流目標値信号が急激に立上ると
き、Ｂ点の電位はやや緩やかな傾斜で増加する
が、時定数が小なるためにその緩やかさが不十分
であつて、電動機電流にオーバシユートを生じて
いる。さらにT₃なる時点で電流目標値信号が増
大するときは、それまでにフイルタコンデンサ２
３がある程度充電されているので、このときの端
子電圧の上昇の傾斜は、T₂時点の傾斜にくらべ
て緩やかとなる。従つてこのT₃時点では電流の
オーバシユートは生じないが、その代わりに電動
機電流の変化速度が小となる。すなわち応答性が
悪くなつている。

そこで本考案の目的は、１次遅れフイルタの定
数を変化させることにより、比例積分調節手段に
入力される制御目標値信号の変化が急激であるた
めに不安定制御になることと、制御目標値信号の
変化が緩やかすぎて、制御の応答性が悪化するこ
ととを回避できるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本考案の信号入
力回路は、被制御対象の状態を設定する制御目標
値信号を伝送する目標値回路と、この被制御対象
からフイードバツクされてくる制御実際値信号を
伝送する実際値回路とを比例積分調節手段の入力
部に接続し、抵抗と静電容量とで構成された１次
遅れフイルタを前記目標値回路に接続している比
例積分調節手段において、前記目標値回路に接続
された１次遅れフイルタ用の静電容量に、ダイオ
ードと第２の静電容量との直列回路を並列に接続
し、当該第２静電容量を充電する直流電源と、こ
の充電電圧を所定値に制限する電圧制限手段と、
この第２静電容量に蓄積された電荷を別途与えら
れる指令に従つて放電する放電手段とを前記第２
静電容量に接続するものとする。

〔作用〕

本考案は、制御目標値信号が伝送される目標値
回路に接続されている１次遅れフイルタの構成要
素であるフイルタコンデンサに、このフイルタコ
ンデンサよりも静電容量が大なる第２のコンデン
サとダイオードとの直列回路を並列に接続し、こ
の第２コンデンサを別途に設けた直流電流で所定
電圧まで充電できるようにしておく。放電回路を
作動させてこの第２コンデンサの蓄積電荷が放電
された状態では、この第２コンデンサとフイルタ
コンデンサとにより、時定数が大なる１次遅れフ
イルタが形成されるので、制御目標値信号が零か
ら立上るときは、この大きな時定数により、比例
積分調節手段への入力信号は緩やかになつて制御
上の不安定を回避できるし、その後に制御目標値
信号のレベルが更に増大するときは、当該第２コ
ンデンサは既に直流電流により充電されているの
で、フイルタコンデンサのみが接続されたことに
なる１次遅れのフイルタは、その時定数が小にな
つていて、応答性を悪くするおそれを解消する。

〔実施例〕

第１図は本考案の実施例を示した回路図であ
る。この第１図において、演算増幅器８と抵抗８
Ｒおよびコンデンサ８Ｃとにより、比例積分調節
手段としての電流調節器が構成され、図示されて
いない変流器７からの電流実際値信号と、同じく
図示されていない速度調節器からの電流目標値信
号とが、この電流調節器へ入力され、これら両入
力の偏差を零にする制御信号が当該電流調節器か
ら図示されていない移相器９へ出力されるのは、
第４図において既述の従来例回路の場合と同じで
ある。また電流実際値信号が伝送される実際値回
路には、抵抗１１と１２およびフイルタコンデン
サ１３とで構成された１次遅れフイルタが接続さ
れているのも、従来例回路の場合と同様である。

本考案においては、電流目標値信号を伝送する
目標値回路には、抵抗２１と２２およびフイルタ
コンデンサ２３とで構成された１次遅れフイルタ
の他に、さらにこのフイルタコンデンサ２３に並
列に、ダイオード３１と第２コンデンサ３２との
直列回路が接続され、この第２コンデンサ３２を
充電するための直流電源３３と抵抗３４，３５、
この充電電圧を所定値に維持するための電圧制限
手段としての定電圧ダイオード３６、および当該
第２コンデンサ３２に蓄積された電荷を、適切な
時点で放電させるための放電抵抗３７と放電接点
３８との直列回路が、この第２コンデンサ３２に
接続されている。なお第２コンデンサ３２の静電
容量はフイルタコンデンサ２３の静電容量よりも
大であり、第２コンデンサ３２の充電電圧の最高
値は、電流目標値信号が最大電圧値になつたとき
のフイルタコンデンサ２３の端子電圧よりも高い
値となるように、定電圧ダイオード３６をセツト
している。さらに放電接点３８は、直流電動機３
に運転指令が与えられると同時に開路するので、
第２コンデンサ３２はその時点から充電を開始す
ることになる。また直流電動機３に停止指令が与
えられると同時に放電接点３８は閉路して、第２
コンデンサ３２の蓄積電荷を放電する。

第２図は第１図に図示の実施例回路の各部の動
作をあらわした動作波形図であつて、第２図イは
電流目標値信号の変化、すなわちＣ点の信号の変
化を、第２図ロは第２コンデンサ３２の端子電圧
の変化、すなわちＥ点の信号の変化を、第２図ハ
はフイルタコンデンサ２３の端子電圧の変化、す
なわちＤ点の信号の変化を、第２図ニの電動機電
流の変化を、それぞれがあらわしている。

本考案に示す第１図の実施例回路の動作を、第
２図の動作波形図を用いて以下に説明する。

T₁なる時点で直流電動機３には停止指令が与
えられているので、放電接点３８は閉路してお
り、従つて第２コンデンサ３２の端子電圧は零、
また電流目標値信号が零であることから、フイル
タコンデンサ２３の端子電圧も零である。

T₂なる時刻に運転指令が発令されて電流目標
値信号が零から立上るときに、放電設定３７も開
路となり、第２コンデンサ３２は直流電源３３に
より抵抗３４，３５を介して充電されるのである
が、この第２コンデンサ３２の静電容量が大であ
ることと、抵抗３４，３５の抵抗値によつて、こ
の充填回路は大きな時定数を有することにより、
従つて当該第２コンデンサ３２の端子電圧の上昇
は緩やかなものとなり、かつ最終的に定電圧ダイ
オード３６で定まる電圧値まで充電されることに
なる（第２図ロ参照）。

従つて電圧目標値信号が零から立上るのに対応
するフイルタコンデンサ２３の端子電圧、すなわ
ちＤ点電位の上昇は、第２コンデンサ３２の電圧
上昇と同じく、大きな時定数のために緩やかなも
のとなるが、その値が電流目標値信号と同じにな
つたところで上昇を停止する。次いでT₃なる時
点でこの電流目標値信号のレベルが再び上昇する
とき、第２コンデンサ３２は既に頂上電圧まで充
電されているので、このときのＤ点の電圧上昇速
度は抵抗２１とフイルタコンデンサ２３とで定ま
る小さな時定数での素早い上昇となる。すなわち
本考案により、電流目標値信号の零からの立上り
時には、緩やかな変化の電流目標値信号に変換し
て電流調節器へ入力させるので、制御が不安定に
なるのを制御でき、それ以後の電流目標値信号の
レベルの変化は、時定数が小なる１次遅れフイル
タを活用することで、制御応答性が悪くなるのを
防止できる。

〔考案の効果〕

この考案によれば、制御目標値信号を伝送する
目標値回路に設置される１次遅れフイルタの時定
数を、この制御目標信号値が零から立上るときは
大きくして、この制御目標値信号を入力する比例
積分調節手段により制御される被制御対象が不安
定になることを回避し、さらに前述の制御目標信
号のレベルが増大するときは、前記１次遅れフイ
ルタの時定数が小であるようにして、制御応答性
が悪化するのを防止するのであるが、このような
時定数の変更は、時定数が小なる１次遅れフイル
タを構成しているフイルタコンデンサに、ダイオ
ードと大容量の第２コンデンサとの直列回路を並
列に接続し、この第２コンデンサを直流電源で充
電するときの長い時定数を、上述の制御目標値信
号の零からの立上り時に利用し、この第２コンデ
ンサの充電完了後は、フイルタコンデンサの短い
時定数を、制御目標値信号のレベル変更時に利用
することで、信号の変化速度を状況に応じて変更
することができるので、被制御対象の制御安定性
や応答性を損うおそれを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示した回路図であ
り、第２図は第１図に図示の実施例回路の各部の
動作をあらわした動作波形図である。第３図は直
流電動機を速度制御する場合を例にして一般に用
いられている制御方法を示した回路図、第４図は
第３図に図示の電動機制御回路のうちの電流調節
器部分の従来例を示した回路図であり、第５図は
第４図に示す従来例回路の各部の動作をあらわし
た動作波形図である。 １……交流電源、２Ａ，２Ｂ……サイリスタ変
換器、３……直流電動機、４……速度発信機、５
……速度設定器、６，８……演算増幅器、６Ｃ，
８Ｃ……コンデンサ、６Ｒ，８Ｒ……抵抗、７…
…変流器、９……移相器、１１，１２，２１，２
２，３４，３５……抵抗、１３，２３……フイル
タコンデンサ、２５，３７……放電抵抗、２６，
３８……放電接点、３１……ダイオード、３２…
…第２コンデンサ、３６……定電圧ダイオード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 被制御対象の状態を設定する制御目標値信号を
   伝送する目標値回路と、この被制御対象からフイ
   ードバツクされてくる制御実際値信号を伝送する
   実際値回路とを比例積分調節手段の入力部に接続
   し、抵抗と静電容量とで構成された１次遅れフイ
   ルタを前記目標値回路に接続している比例積分調
   節手段において、前記目標値回路に接続された１
   次遅れフイルタ用の静電容量に、ダイオードと第
   ２の静電容量との直列回路を並列に接続し、当該
   第２静電容量を充電する直流電源と、この充電電
   圧を所定値に制限する電圧制限手段と、この第２
   静電容量に蓄積された電荷を別途与えられる指令
   に従つて放電する放電手段とが、前記第２静電容
   量に接続されていることを特徴とする比例積分演
   算手段の信号入力回路。